JP2016049912A - 照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両周辺の外部環境に応じて、適切な照射仕様の照射光に配光制御することができる照射装置の提供。
【解決手段】本開示の一局面によれば、照射装置は、ヘッドランプと、前記ヘッドランプを制御する制御手段（照射パターン制御部）と、物体を判定する判定手段（物体判定部、属性判定部）と、を備える照射装置であって、前記判定手段によって走行路上に物体が有ると判定される場合に、車両周辺の外部環境に応じて、前記ヘッドランプから物体に対して照射する照射光の配光を制御する。
【選択図】図１

Description

本開示は、車両の走行路周辺の物体を照射する照射装置に関する。

従来から、運転者には、道路の交通状況の変化（車速、渋滞や事故の発生、気象の変化等）に応じ、走行路上の物体（例えば、車両、自転車、歩行者、動物、落下物等）に対して十分に注意することが求められている。

運転者が上記物体を認識する手段としては、該物体に対し光を照射することによって物体の存在を運転者に知らせる照射装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される照射装置は、歩行者の方向及び歩行者までの距離を表示する光を路面に照射することによって、運転者及び歩行者の両者に対して注意を促している。

特開２００８−１４３５１０号公報

ところで、物体の輪郭や色彩、走行路の形状や色彩等によっては、物体が走行路や周辺の風景と同化してしまう場合がある。特に、雨や霧等で視界が悪い場合、運転者が走行路上の物体を認識することは困難である。しかしながら、特許文献１に開示される照射装置は、上記事情が考慮されておらず、物体の輪郭、走行路の形状、風景等車両周辺の外部環境によっては、運転者が物体を的確に認識することができない場合が生じ得る。例えば、物体と走行路が同一色である場合、光を照射しても物体を特定することが困難となる。そのため、上記外部環境にかかわらず、視界が悪くても、運転者が的確に物体を認識することができる照射装置が要望されている。

そこで、本開示は、車両周辺の外部環境に応じて、適切な照射仕様の照射光に配光制御することができる照射装置の提供を目的とする。

本開示の一局面によれば、照射装置は、ヘッドランプと、前記ヘッドランプを制御する制御手段と、物体を判定する判定手段と、を備える照射装置であって、前記判定手段によって走行路上に物体が有ると判定される場合に、車両周辺の外部環境に応じて、前記ヘッドランプから物体に対して照射する照射光の配光を制御する。

本開示によれば、車両周辺の外部環境に応じて、適切な照射仕様の照射光に配光制御することができる照射装置が得られる。

本発明の一実施形態に係る照射装置の全体構成を説明するブロック図である。 図１に示す照射装置の制御処理の一例を示すフローチャートである。 図１に示す照射装置の制御処理を実行した場合の物体への照射状態の一例を示す図である。 図１に示す照射装置の制御処理を実行した場合の物体への照射状態の一例を示す図であり、白色の走行路面に白色の物体が確認できる場合の照射例（（図４（Ａ）、図４（Ｂ））、黒色の走行路面に黒色の物体が確認できる場合の照射例（（図４（Ｃ）である。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

（照射装置１の構成）
以下、本実施の形態に係る照射装置について図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る照射装置の全体構成を説明するブロック図を示す。

照射装置１は、車両に搭載されており、適切な照射パターンを選定して、自車両前方へ照射する光の照射領域（範囲）、照射位置、照射角度、照射量、照射強度、照射照度、照射波長等の変更等、ヘッドランプからの照射光の配光を制御する装置である。照射装置１は、走行路情報等から運転者が物体を的確に認識できるように、ヘッドランプ３０からの照射光の配光を制御する。照射光の配光の照射仕様（照射パターン）を変更することによって、運転者による走行路上に存在する物体の認識の向上を図る。詳細は後述する。

照射装置１は、マイクロコンピュータを主体に構成される電子制御ユニット（Electric Control Unit、以下「照射パターン制御部」という）１００を備えている。照射パターン制御部（制御手段）１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成されている。

ヘッドランプ３０は、カメラ（図示せず）による監視範囲である自車両前方の所定領域内において、光の照射位置（照射範囲）を変更可能である。例えば、ヘッドランプ３０は、光軸自体を車体に対して水平方向及び上下方向の双方に移動可能である。また、遮蔽板等の回転角度を変化させることにより、光源を透過・遮断状態にすることが可能である。これによって、自車両前方の所定領域内における光の照射領域と非照射領域を任意に生成したり、照射角度を任意に変更することを可能としている。また、ヘッドランプ３０を構成する個々の光源の点灯／非点灯を変化させることで自車両前方の所定領域内において光の照射領域と非照射領域、照射位置、照射照度、波長等を任意に生成することが可能である。

照射装置１は、照射パターン制御部１００からの指令に従って、自車両前方の所定領域内において光の照射領域（範囲）、照射位置、照射角度、照射量、照射強度、照射照度、照射波長等の変更等、ヘッドランプ３０からの照射光の配光を制御する。物体の輪郭部分に影が表示されるような照射パターンの照射を行うことによって、運転者が物体を的確に認識できるようにする。

照射パターン制御部１００には、照射パターン演算部１１０と、照射パターンマッピング補正部１２０と、が備えられる。

照射パターン演算部１１０で、適切な照射パターンを決定する。照射パターン演算部１１０は、照射必要性判断部１１１と、照射パターン選択部１１２、補助表示追加判定部１１３と、照射パターン決定部１１４と、を備える。照射パターン演算部１１０では、適切な照射パターンを選定するため各種演算が行われる。照射パターン演算部１１０では、物体が的確に認識できるように照射パターンの演算が行われる。光の照射領域、照射位置、照射角度、照射照度、照射波長等の変更等、ヘッドランプ３０からの照射光の配光が制御される。照射パターン選択部１１２で、走行路上に存在する物体に対して照射する照射光の照射パターンについての選択が行われる。例えば、走行路が白色である場合に、自車両前方の所定領域が白地に黒線で表示されるポジ表示の照射パターンとしたり、走行路が黒色である場合に、自車両前方の所定領域が黒地に白線で表示されるネガ表示の照射パターンとなるように照射パターンの選択を行う。そして、補助表示追加判定部１１３において上記照射パターンで物体の認識が困難であるか否かについて判定され、照射パターン決定部１１４において最終的な照射パターンの決定が行われる。

照射パターンマッピング補正部１２０では、物体への照射パターンのマッピングを補正する。自車両の走行方向や走行速度が変わる等して、自車両と物体との位置関係に変動が生じた場合等に、本補正が行われる。照射パターンマッピング補正部１２０は、物体位置補正部１２１と、周辺照度変化補正部１２２と、車両ピッチ変化補正部１２３と、を備え、物体への照射パターンのマッピングを補正するため各種演算が行われる。より詳細に説明すると、照射パターンマッピングとは、自車両と物体との位置関係に基づく物体への照射パターンの割り当てを行うことをいう。自車両と物体の位置関係に応じて、物体の輪郭を特定する影や光の幅、照射照度の変更等、光の配光制御を行う。この配光制御を行うことにより、物体の輪郭部分に影が表示されるような照射パターンの照射を行う等、物体に照射パターンを割り当てることを照射パターンマッピングと称す。

また、照射パターン制御部１００には、車両走行状態検出部２００、外部環境検出部３００、物体検出部４００及び照射パターン出力部５００が電気的に接続されている。

車両走行状態検出部２００は、自車両が走行中であるか停止中であるか等自車両の走行状態の検出を行う。車両走行状態検出部２００は、車輪速センサ２１及びステアリング角度センサ２２を有し、車輪速センサ２１及びステアリング角度センサ２２による検出値に基いて、自車両の走行状態を検出する。

車輪速センサ２１は、車輪の周方向に所定間隔で配置された磁性体等が磁気センサで検出された際に出力される車輪パルスから車輪速を検出する。車輪速と車輪の径から車速度が得られる。

ステアリング角度センサ２２は、ステアリングホイールの操舵角を検出するセンサである。検出原理には様々なものがあるが、例えば、ステアリングシャフト側にＳ極とＮ極の磁性体を配置しておき、ステアリングシャフトの周囲をリング状に囲み、リング側で磁性の変化を検出することで回転角度を検出する。

外部環境検出部３００は、自車両の外部環境に関する情報を検出する。外部環境検出部３００は、例えば、カメラ（図示せず）による画像情報に基いて、外部環境に関する情報を検出する。外部環境には、例えば、物体及び走行路面の形状・色彩や自車両周辺の風景、天候、照度等が含まれる。

カメラは、例えば、自車両の周囲の画像を撮影するＣＣＤカメラ等の撮像装置である。カメラは、例えば、車室内のフロントガラス上部又はルーフヘッダ部等に取り付けられており、自車両周辺の外部環境の画像を撮影する。撮影された画像は画像処理がされて、自車両周辺の物体を検出し、自車両から物体までの距離、物体の位置を測定する。なお、カメラは、視認性確保の観点から夜間での撮影が可能な赤外線カメラが好ましい。

そして、カメラによる測定結果は外部環境検出部３００に出力される。

物体検出部４００は、自車両の前方に存在する物体の有無を判定すると共に、物体等の属性を判定する。物体検出部４００は、物体判定部４１０及び属性判定部４２０（判定手段）と、を備える。

物体判定部４１０では、自車両の前方に存在する物体（例えば、他車両や道路上の構造物等）の有無を判定し、属性判定部４２０では、物体等の属性を判定する。物体等の属性には形状及び色彩が含まれ、属性判定部４２０は、自車両の前方の物体との距離、位置関係、その変化量等に基づいて自車両周辺の物体等の状況把握を行う。

照射パターン出力部５００は、例えば、ヘッドランプ３０内の図示しないＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを搭載している。

（照射装置１の制御機構）
次に、本実施形態に係る照射装置１の制御機構を、図１を参照しながら説明する。

照射パターン制御部１００に、車両走行状態検出部２００で検出された自車両の走行状態に関する情報、外部環境検出部３００で検出された自車両周辺の外部環境に関する情報、物体検出部４００で検出された物体等の属性に関する情報が供給されることによって、物体の輪郭（形状）や色彩、走行路の形状や色彩、風景に応じた適切な照射パターンが選定される。照射パターン制御部１００における各種演算に基づき、適切な照射パターンが選定されると、照射パターンに関する情報が照射パターン出力部５００に出力され、ヘッドランプ３０から上記で選定された照射パターンによる光の照射が行われる。

本実施形態ではヘッドランプ３０の内部にＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーが配されており、自車両の進行方向及び物体の方向の２方向を照射するようにＭＥＭＳミラーの回転角度を制御したり、自車両の進行方向のみを照射するようにＭＥＭＳミラーの回転角度を制御する。ＭＥＭＳミラーは複数のマイクロミラーを備えており、各マイクロミラーの回転が制御可能に構成されており、光の照射角度を任意に変更することができる。光源としては、例えば、ＬＥＤ光源やレーザー光源が用いられる。光源は、前照灯と同一の光源を用いてもよいし、前照灯とは異なる複数の光源を用いてもよい。複数の光源のうち、一部の光源を点灯／非点灯に変化させることで自車両前方の所定領域内において光の照射領域と非照射領域、照射位置、照射照度、照射波長等を任意に生成することが可能である。複数の光源を用いることにより、後述する物体へのコントラストの変更を容易に行うことができる。

このように、ＭＥＭＳミラーの回転角度、光源の点灯／非点灯を変化させることで、物体の輪郭（形状）や色彩、走行路の形状や色彩、風景に応じて適切な配光に制御することができる。

これによって、物体の輪郭（形状）や色彩、走行路の形状や色彩及び風景に応じた照射光がヘッドランプ３０から照射されることになるので、運転者が走行路上の物体を的確に認識することができる。

（照射装置１の動作手順）
次に、本実施形態に係る照射装置１の動作手順を、図面を参照しながら詳細に説明する。図２は、図１に示す照射装置の制御処理の一例を示すフローチャートである。

まず、図２に示すように、走行路情報を取得する（ステップＳ１）。具体的には外部環境検出部３００においてナビゲーション装置から出力されるデータを用いて、所定時間毎の自車両の位置及び走行方向に基づく移動軌跡から、走行路の形状を推定する。

また、外部環境検出部３００では、例えば、カメラやナビゲーション装置（図示せず）によって、自車両が走行している現在の走行路の形状及び色彩の検出を行う。なお、外部環境検出部３００では自車両周辺の天候の検出を行ってもよい。例えば、カメラやレインセンサ（図示せず）によって雨、雪、霧の有無やその量の検知を行うことができる。また、外部環境検出部３００は、照度センサ（図示せず）から送信される出力信号に基づいて、自車両周辺の外部環境の照度の検知を行ってもよい。照度の検知はカメラによって行うこともできる。

以上のようにして、外部環境検出部３００による走行路の形状の推定結果、及び、現在の走行路の形状・色彩及び天候状況等の外部環境から、自車両が走行している走行路の情報を取得する。

走行路の情報は、外部環境検出部３００から物体検出部４００に送信され、物体検出部４００において自車両が走行している走行路の状態が検知される（ステップＳ２）。

次いで、走行路上の物体の有無の判定を行う（ステップＳ３）。この判定は、物体検出部４００が備える物体判定部４１０で行う。以下では、走行路上の静止物体（落下物）の存在の有無の判定を行う場合について説明する。外部環境検出部３００では移動物体（例えば、車両、自転車、歩行者、動物等）の検知が行われており、この検知結果と、ステップＳ２による走行路の状態の検知結果を比較することにより落下物の有無を判定している。自車両周辺の風景に対し、移動物体及び走行路以外の物体を落下物と検知し、落下物が検知された場合は、落下物有と判定（肯定判定）される。

落下物が無いと判定（否定判定）された場合（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ１に戻って自車両の走行路情報の取得から処理を繰り返し、肯定判定（ステップＳ３のＹＥＳ）がされた場合は、次のステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、走行路及び落下物の属性（形状、色彩等）の検知を行う。走行路の属性は、ステップＳ２による検知結果に基づき、走行路の属性（形状、色彩等）の検知が行われる。そして、落下物の属性は、例えば、ナビゲーション装置（図示せず）に基づく自車両の走行位置と地図情報とを対比することにより、落下物が地図情報に含まれる構造物であるか否かを判定する。そして、属性判定部４２０は、カメラ（図示せず）に基づき、物体の輪郭（形状）及び色彩を判定する。以上のようにして、落下物の属性の判定を行い、落下物の種類、形状、色彩等の検知を行う。この検知は、物体検出部４００が備える属性判定部４２０で行われる。

次いで、ステップＳ５において照射仕様（照射パターン）の演算を行う。まず、車両走行状態検出部２００において、車輪速センサー２１の出力信号から演算した自車両の移動量とステアリング角度センサ２２から得られた操舵角位置を用いて、所定時間毎の自車両の配光状態の推定を行う。また、上記各検出部３００、４００から照射パターン制御部１００に送信される出力データに基づいて、ヘッドランプ３０による追加照射の必要性を判断する。例えば、雨、雪、霧等により自車両周辺の視界が悪い場合等物体の認識が困難な場合は、追加照射の必要性が有ると判断する。この判断は、照射パターン制御部１００が備える照射必要性判断部１１１で行う。照射必要性判断部１１１において追加照射の必要が有ると判断される場合、照射パターンの選択が行われる。この判断は、照射パターン制御部１００が備える照射パターン選択部１１２で行う。照射パターン選択部１１２では、落下物と走行路面との色彩に応じて、ポジ表示又ネガ表示の照射パターンを選択する。そして、落下物が的確に認識できるように、落下物の輪郭部分に影が表示されるような照射パターンが選択される。落下物と走行路の境界に影が表示されるようにヘッドランプ３０からの照射光の配光が制御される。

続いて、物体の特定をより明確にする補助表示の追加の必要性についての判定が行われる。具体的には、落下物の詳細な外観表示（図４では、落下物の最外形の輪郭以外の各辺）の追加の必要性について判定を行う。この判定は、照射パターン制御部１００が備える補助表示追加判定部１１３で行う。補助表示の追加の必要性を判定した後は、照射パターン制御部１００が備える照射パターン決定部１１４において、落下物への光の照射パターンを決定する。

なお、ステップＳ５において照射パターンが決定すると、照射パターンのマッピングの補正の必要性について判定が行われる（ステップＳ６）。照射パターンのマッピングの位置が適切であるか否かについて判定が行われる。

ステップＳ５において決定した照射パターンについて、落下物に対する照射パターンのマッピングが適切でなく照射パターンのマッピングの補正が必要であると判定される場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、ステップＳ５において決定した照射パターンについて、照射パターンのマッピングを修正するための補正演算が行われる（ステップＳ７）。この補正演算は、照射パターンマッピング補正部１２０で行われる。

自車両と落下物との位置関係から落下物の認識が困難であると判定される場合には、照射パターンのマッピングが補正される。具体的には、落下物までの距離が遠い場合と、落下物までの距離が近い場合とで、落下物の影を表示する照射パターンのマッピングの補正を行うことができる。例えば、図３に示すように、自車両から落下物までの距離が遠い場合には、落下物の最外形部分の影の表示幅を広くする補正を行うことができる。または、落下物が自車両に近づくにつれて落下物の最外形部分の影の表示幅を狭くする補正を行うことができる。

このように、自車両と落下物との位置関係に応じて、落下物の影の表示幅を変更する補正を行うことにより、運転者が落下物をより的確に認識することが可能となる。この補正は、照射パターンマッピング補正部１２０が備える物体位置補正部１２１で行われる。

また、自車両と落下物との位置関係（車両ピッチ）が変動する場合は、その変化に伴う照射パターンのマッピングの位置のズレを修正する補正が行われる。この補正は、照射パターンマッピング補正部１２０が備える車両ピッチ変化補正部１２３で行われる。車両ピッチのズレは、例えば、カメラ、ミリ波レーダ（図示せず）によって検出される。

さらに、自車両周辺の外部環境の照度が変化した場合には、ヘッドランプ３０による照射照度の補正も行われる。自車両周辺の外部環境の照度が変化した場合には、外部環境の照度に応じてヘッドランプ３０の照射照度を変更する補正が行われる。外部環境の照度の変化は、外部環境検出部３００から照射パターン制御部１００に送信される。これにより、ヘッドランプ３０による照射照度を変更する補正が行われる。照射照度の補正は、照射パターンマッピング補正部１２０が備える周辺照度変化補正部１２２で行われる。以上のようにして、照射パターンのマッピングが補正される。

次いで、ステップＳ８において、ステップＳ５、Ｓ７にてそれぞれ演算及び補正された結果を照射パターン出力部５００に出力することによって配光を決定し、ヘッドランプ３０の照射を行う（ステップＳ８）。

一方、ステップＳ５において決定した照射パターンで、運転者が落下物を的確に認識することができるため照射パターンのマッピングの補正は不要と判定される場合（ステップＳ６のＮＯ）、照射パターンマッピング補正部１２０にて照射パターンのマッピングの補正は行わない。この場合、照射パターン制御部１００から照射パターン出力部５００に照射パターンが出力され、ヘッドランプ３０の配光が決定する。そして、ヘッドランプ３０の照射が行われる（ステップＳ８）。

以上のように照射パターンを決定し、物体の輪郭（形状）や色彩、走行路の形状や色彩、風景に応じたヘッドランプ３０からの照射光の配光制御を行うことにより、運転者が落下物を的確に認識することが可能となる。

（落下物の照射例）
次に、本実施形態に係る照射装置１によって照射された落下物の照射例を、図面を参照しながら説明する。図４は、図１に示す照射装置の制御処理を実行した場合の物体への照射状態の一例を示す図である。なお、図４では、左記において、本実施形態に係る照射装置の制御処理を実行しない場合の物体への照射状態を比較例として示す。また、図４において、物体は落下物を示している。

[Ａ．白色の走行路面に白色系の落下物が確認できる場合の照射例]
図４（Ａ）に示すように、ポジ表示とする照射パターンを選択する。そして、落下物の最外形部分に影が表示されるような照射を行い落下物の輪郭を強調させる。落下物の輪郭を特定することにより、運転者が落下物を的確に認識することができる。

なお、図４（Ｂ）に示すように、物体の輪郭（最外形部分）及び輪郭以外のエッジ部分（補助表示）に影が表示されるような照射パターンで照射を行ってもよい。落下物の存在をより強調して運転者に落下物をより的確に認識させることができる。この場合、落下物の内側に光が照射されるように配光制御を行い、落下物と走行路面にコントラスト差を付けるような照射パターンで照射を行ってもよい。

本実施形態によれば、照射装置１の制御処理を実行しない場合（図４（Ａ）、図４（Ｂ）の左記）のように落下物と走行路の境界が特定できずに、運転者が落下物を認識することができないという問題は生じない。

[Ｂ．黒色の走行路面に黒色系の落下物が確認できる場合]
図４（Ｃ）において、黒色の走行路面は斜線のハッチングで示す。落下物の輪郭と影の間に示すハッチングは、コントラスト差を示す。

図４（Ｃ）に示すように、ネガ表示とする照射パターンを選択する。そして、落下物の最外形部分に影が表示されるような照射パターンの照射を行い、落下物の輪郭を強調させる。落下物の輪郭を特定することにより、運転者が落下物を的確に認識することが可能となる。この場合、落下物の内側に光が照射されるように配光制御を行い、落下物と走行路面にコントラスト差を付けることにより、落下物の存在をより強調させるような照射パターンで照射を行ってもよい。

落下物の最外形部分に影を表示させるだけの場合は、落下物及び走行路面の境界が特定できず不明確となり、落下物の外観形状を十分に特定することができない可能性がある。そのため、落下物の最外形部分に影を表示させると共に、落下物の内側に光を照射しコントラストを上げて、他の部分と輝度に差をつけるような照射パターンで照射を行うことが好ましい。輝度に差ができるため、落下物の外観形状を特定することができ、運転者が落下物を的確に認識することが可能となる。

本実施形態によれば、照射装置１の制御処理を実行しない場合（図４（Ｃ）の左記）のように落下物の形状を認識できずに、運転者が落下物を認識することができないという問題は生じない。

本実施形態によれば、落下物の形状や色彩、走行路の形状や色彩、風景等、自車両周辺の外部環境に応じて、適切な照射仕様（照射パターン）の照射光に配光制御することができる照射装置を提供することができる。これによって、適切な照射パターンを選定できるため、落下物が走行路や風景等と同化するのを防止することができる。

本実施形態によれば、大掛かりな装置を追加することなく、自車両周辺の外部環境に応じた照射光の配光制御を行うことができるため、装置が大型化、複雑化することはない。

以上、本発明を実施するための最良の形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

本実施形態では、走行路上の落下物に光を照射して運転者に落下物の存在を的確に認識させる場合を例示して説明したが、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、走行路上の移動物体（例えば、車両、自転車、歩行者、動物等）に光を照射することによっても、上記と同様の作用効果を奏する。

この場合、カメラにより、直接、移動物体の存在の有無、その属性（種類、形状及び色彩）を検知してもよい。

１ 照射装置
３０ ヘッドランプ
１００ 照射パターン制御部（制御手段）
４００ 物体検出部
４１０ 物体判定部（判定手段）
４２０ 属性判定部（判定手段）

Claims (1)

1. ヘッドランプと、
   前記ヘッドランプを制御する制御手段と、
   物体を判定する判定手段と、を備える照射装置であって、
   前記判定手段によって走行路上に物体が有ると判定される場合に、車両周辺の外部環境に応じて、前記ヘッドランプから物体に対して照射する照射光の配光を制御することを特徴とする照射装置。